CN103485443A - 一种窗形钢板混凝土剪力墙及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种窗形钢板混凝土剪力墙，其特征在于：所述的剪力墙体两侧设置有双钢管混凝土柱，双钢管混凝土柱的外钢管壁上固定设置有抗剪键，抗剪键转角处设置有构造钢筋，在双钢管混凝土柱的预设的楼层层高位置处的外钢管的两侧上固定设置有短钢梁，相对的短钢梁之间设置有型钢梁，型钢梁的两端与短钢梁固定连接，型钢梁的外侧绑扎钢筋并浇筑混凝土，剪力墙体内设置有窗形钢板。窗形钢板两侧绑扎钢筋并浇筑混凝土。本发明优点在于在保证带边框剪力墙延性、抗震耗能能力的同时改善其性能，提高抗侧力体系的耐用性，提高双钢管混凝土柱与钢筋混凝土墙板之间、钢板与钢筋混凝土墙板之间的协同耗能作用，实现多道抗震防线。

Description

一种窗形钢板混凝土剪力墙及其制作方法

技术领域

本发明属于建筑工程技术领域，尤其涉及一种窗形钢板混凝土剪力墙及其制作方法。 

背景技术

剪力墙和由剪力墙组成的筒体是高层建筑抗震的核心部分，剪力墙结构的抗震性能对于高层建筑的安全可靠有着至关重要的作用，因此要求剪力墙结构的强度、刚度、传力途径直接简捷并满足抗震有关要求，同时宜有多道抗震防线，避免因部分结构或构件连接失效而导致整个体系丧失抗震能力或丧失对重力荷载的承载能力。 

钢板剪力墙是近几年发展起来的一种剪力墙形式，其是以钢框架为基础，内嵌钢板的结构体系，主要用于抵抗风或横向地震力等侧向力产生的层间剪力和倾覆弯矩，可以有效控制结构的水平侧移。钢板剪力墙以较高的侧向刚度和承载力、良好的延性、优异的能量耗散能力和很高的安全储备等优点为高层建筑提供了一种新型、有效的选择，并在工程实践中得到越来越多的运用。 

钢筋混凝土墙板作为第一道防线延性较差，影响了整个剪力墙以至整个结构的抗侧力能力。现有剪力墙的端部设置单钢管混凝土柱边框，内部设置整块钢板形成一种组合剪力墙，这种剪力墙的抗侧力体系的耐用性不高，剪力墙的延性和耗能能力都不好。这就迫切需要一种新型剪力墙，在保证带边框剪力墙延性、抗震耗能能力的同时改善其性能，提高抗侧力体系的耐用性，提高双钢管混凝土柱与钢筋混凝土墙板之间、钢板与钢筋混凝土墙板之间的协同耗能作用，实现多道抗震防线。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种窗形钢板混凝土剪力墙，能够提高抗侧力体系的耐用性，提高协同耗能作用。 

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种窗形钢板混凝土剪力墙，所述的剪力墙体两侧设置有双钢管混凝土柱，双钢管混凝土柱由同心设置的内钢管和外钢管、浇筑在内钢管内的混凝土、浇筑在内钢管和外钢管之间的混凝土组成，双钢管混凝土柱的外钢管壁上固定设置有抗剪键，抗剪键转角处设置有构造钢筋，在双钢管混凝土柱的预设的楼层层高位置处的外钢管上固定设置有短钢梁，相对的短钢梁之间设置有型钢梁，型钢梁的端部与短钢梁固定连接，型钢梁的两侧设置有型钢梁纵筋，型钢梁纵筋外设置有型钢梁箍筋，型钢梁外侧浇筑有混凝土，剪力墙体内设置有窗形钢板，窗形钢板的左右两侧端和双钢管混凝土柱的外钢管连接，窗形钢板的上下端和型钢梁连接，窗形钢板由一组竖直钢板和软钢耗能键组成，相邻的竖直钢板之间留有间隙并通过软钢耗能键连接，窗形钢板两侧设置有墙板横向钢筋和墙板竖直钢筋，墙板横向钢筋和墙板竖直钢筋交叉成钢筋网片，墙板横向钢筋的两端与构造钢筋连接，窗形钢板两侧的钢筋网片之间通过拉结钢筋连接，拉结钢筋穿过竖直钢板和软钢耗能键的交叉形成的洞口，窗形钢板外浇筑有混凝土。 

所述的外钢管和型钢梁上焊接L形连接板，L形连接板位于外钢管和型钢梁相接拐角处，窗形钢板和型钢梁、双钢管混凝土柱的外钢管之间通过连接板进行可靠刚性连接，型钢梁与双钢管混凝土柱的外钢管之间通过短钢梁进行可靠刚性连接。 

所述的抗剪键为角钢，角钢焊接在所述的双钢管混凝土柱的外钢管上，所述的构造钢筋设置在角钢的转角处。 

所述的双钢管混凝土柱的内钢管的横截面为圆形，外钢管的横截面为矩形。 

所述的型钢梁为H型钢梁或工字型钢梁。 

本发明的另一目的是提供一种窗形钢板混凝土剪力墙的制作方法，依次按以下步骤进行： 

1）制作双钢管混凝土柱的内钢管和外钢管，在外钢管壁预焊短钢梁，以备和型钢梁连接，在外钢管壁焊接角钢作为抗剪键，抗剪键的转角处设置竖向构造钢筋，用于墙板横向钢筋的绑扎；

2）制作型钢梁，型钢梁与双钢管混凝土柱的外钢管通过短钢梁进行可靠刚性连接，在型钢梁和外钢管相接拐角处预焊连接板，以备窗形钢板的锚固；

3）制作窗形钢板，竖直钢板之间用软钢耗能键进行连接，竖直钢板和软钢耗能键交叉形成带洞口的窗形钢板，窗形钢板和型钢梁、双钢管混凝土柱的外钢管通过连接板进行可靠刚性连接；

4）在型钢梁外侧设置型钢梁纵筋，并绑扎型钢梁箍筋；

5）配置墙板横向钢筋和墙板竖向钢筋，墙板横向钢筋与抗剪键转角处的构造钢筋绑扎，墙板横向钢筋和墙板竖直钢筋交叉成钢筋网片，窗形钢板两侧的钢筋网片之间用穿过窗形钢板洞口的拉结钢筋连接；

6）浇筑混凝土，成型后即完成窗形钢板混凝土剪力墙。

本发明的优点在于在将双钢管混凝土柱、钢板剪力墙、普通混凝土剪力墙的优势进行了组合，将钢板剪力墙进行了结构形式的转换，一块钢板分割成了几段竖直钢板，竖直钢板组之间用软钢耗能键连接，形成了窗形；窗形钢板两侧的分布钢筋可使用拉结钢筋通过窗形钢板上的洞口进行拉结；钢板四周分别和双钢管混凝土柱及型钢梁连接；双钢管混凝土柱外钢管壁相对侧焊接角钢作为抗剪键，加强窗形钢板和双钢管混凝土柱的连接，同时角钢转角处布置一根竖向构造钢筋，用于墙板横向钢筋的绑扎。剪力墙的两侧设置双钢管混凝土柱边框，内部设置窗形钢板形成一种组合剪力墙抗侧力体系，增加了剪力墙的延性和耗能能力，双钢管混凝土柱相对于普通单钢管混凝土柱，具有耐火性能好、承载力高、抗震性能好等优点。采用双钢管混凝土柱可以实现大轴压比，从而减小柱的截面尺寸，增大建筑物的使用面积，取得较好的经济效益，同时还能在较大程度上改善柱的抗震性能。当钢筋混凝土墙板作为第一道抗震防线破坏后，作为第二道抗震防线的软钢耗能键开始发挥作用，由于其强度较钢板低，会先于钢板屈服；耗能键屈服后，结构开始变为由钢板、双钢管混凝土柱以及型钢梁组成的框架体系继续承受荷载，此为该剪力墙的第三道抗震防线。该剪力墙承载力高、后期刚度大，整个受力过程也体现了隐形“强柱弱梁”的特点，多道抗震防线也使剪力墙延性和耗能性能得到提高。 

附图说明

图1是本发明一种窗形钢板混凝土剪力墙一个结构单元的示意图； 

图2是图1中A—A剖面放大示意图；

图3是图1中B—B剖面放大示意图。

具体实施方式

如图1、图2和图3所示，一种窗形钢板混凝土剪力墙一个结构单元，剪力墙体两侧设置有双钢管混凝土柱1，双钢管混凝土柱1由同心设置的内钢管15和外钢管6、浇筑在内钢管15内的混凝土17、浇筑在内钢管15和外钢管6之间的混凝土16组成，双钢管混凝土柱1的外钢管6壁上焊接角钢作为抗剪键7，抗剪键7转角处设置有构造钢筋8，在双钢管混凝土柱1的预设的楼层层高位置处的外钢管6的上固定设置有短钢梁4，相对的两个短钢梁4之间设置有型钢梁9，型钢梁9的两端与短钢梁4固定连接，型钢梁9的两侧设置有型钢梁纵筋10，型钢梁纵筋10外套置有型钢梁箍筋11，型钢梁9外侧浇筑有混凝土梁18，剪力墙体内设置有窗形钢板20，窗形钢板20的左右两侧端和双钢管混凝土柱1的外钢管6连接，窗形钢板20的上下端和型钢梁9连接，窗形钢板20由一组竖直钢板2和软钢耗能键3组成，相邻的竖直钢板2之间留有间隙并通过软钢耗能键3连接，窗形钢板20两侧设置有墙板横向钢筋12和墙板竖直钢筋13，墙板横向钢筋12和墙板竖直钢筋13交叉成钢筋网片，墙板横向钢筋12的两端与构造钢筋8连接，窗形钢板两侧的钢筋网片之间通过拉结钢筋14连接，拉结钢筋14穿过竖直钢板2和软钢耗能键3的交叉形成的洞口，窗形钢板外浇筑有混凝土墙19。外钢管6和型钢梁9上焊接L形连接板5，L形连接板5位于外钢管6和型钢梁9相接拐角处，窗形钢板20和型钢梁9、双钢管混凝土柱1的外钢管3之间通过连接板5进行可靠刚性连接，型钢梁9与双钢管混凝土柱1的外钢管6之间通过短钢梁4进行可靠刚性连接，内钢管15的横截面为圆形，外钢管6的横截面为矩形，型钢梁9采用H型钢梁或工字型钢梁。 

本实施例还公开了上述窗形钢板混凝土剪力墙的制作方法，该方法依次按以下步骤进行： 

1）制作双钢管混凝土柱1的内钢管15和外钢管6，在外钢管6壁预焊短钢梁4，以备和型钢梁9连接，在外钢管6壁焊接角钢作为抗剪键7，抗剪键7的转角处设置竖向构造钢筋8，用于墙板横向钢筋12的绑扎；

2）制作型钢梁9，型钢梁9与双钢管混凝土柱1的外钢管6通过短钢梁4进行可靠刚性连接，在型钢梁9和外钢管6相接拐角处预焊连接板5，以备窗形钢板20的锚固；

3）制作窗形钢板20，竖直钢板2之间用软钢耗能键3进行连接，竖直钢板2和软钢耗能键3交叉形成带洞口的窗形钢板20，窗形钢板20和型钢梁9、外钢管6通过连接板5进行可靠刚性连接；

4）在型钢梁9外侧设置型钢梁纵筋10，并绑扎型钢梁箍筋11；

5）配置剪力墙的墙板横向钢筋12和墙板竖向钢筋13，墙板横向钢筋12与抗剪键7转角处的构造钢筋8绑扎，墙板横向钢筋12和墙板竖直钢筋13交叉成钢筋网片，窗形钢板20两侧的钢筋网片之间用穿过窗形钢板20的洞口的拉结钢筋14连接；

6）在内钢管15内、内钢管15和外钢管6之间同时浇筑混凝土16、17，在型钢梁9外侧浇筑混凝土18，混凝土18 把型钢梁纵筋10和型钢梁箍筋11包裹，在窗形钢板20外侧浇筑混凝土19，混凝土19 把墙板横向钢筋12、墙板竖直钢筋13、拉结钢筋14包裹，在成型后即为窗形钢板混凝土剪力墙。

本实施例并没有对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。 

Claims (6)

1.一种窗形钢板混凝土剪力墙，其特征在于：所述的剪力墙体两侧设置有双钢管混凝土柱（1），双钢管混凝土柱（1）由同心设置的内钢管（15）和外钢管（6）、浇筑在内钢管（15）内的混凝土（17）、浇筑在内钢管（15）和外钢管（6）之间的混凝土（16）组成，双钢管混凝土柱（1）的外钢管（6）壁上固定设置有抗剪键（7），抗剪键（7）转角处设置有构造钢筋（8），在双钢管混凝土柱（1）的预设的楼层层高位置处的外钢管（6）上固定设置有短钢梁（4），相对的短钢梁（4）之间设置有型钢梁（9），型钢梁（9）的端部与短钢梁（4）固定连接，型钢梁（9）的两侧设置有型钢梁纵筋（10），型钢梁纵筋（10）外设置有型钢梁箍筋（11），型钢梁（9）外侧浇筑有混凝土（18），剪力墙体内设置有窗形钢板（20），窗形钢板（20）的左右两侧端和双钢管混凝土柱（1）的外钢管（6）连接，窗形钢板（20）的上下端和型钢梁（9）连接，窗形钢板（20）由一组竖直钢板（2）和软钢耗能键（3）组成，相邻的竖直钢板（2）之间留有间隙并通过软钢耗能键（3）连接，窗形钢板（20）两侧设置有墙板横向钢筋（12）和墙板竖直钢筋（13），墙板横向钢筋（12）和墙板竖直钢筋（13）交叉成钢筋网片，墙板横向钢筋（12）的两端与构造钢筋（8）连接，窗形钢板（20）两侧的钢筋网片之间通过拉结钢筋（14）连接，拉结钢筋（14）穿过竖直钢板（2）和软钢耗能键（3）交叉形成的洞口，窗形钢板（20）外浇筑有混凝土（19）。

2.根据权利要求1所述的窗形钢板混凝土剪力墙，其特征在于：所述的外钢管（6）和型钢梁（9）上焊接L形连接板（5），L形连接板（5）位于外钢管（6）和型钢梁（9）相接拐角处，窗形钢板（20）和型钢梁（9）、双钢管混凝土柱（1）的外钢管（6）之间通过连接板（5）进行可靠刚性连接，型钢梁（9）与双钢管混凝土柱（1）的外钢管（6）之间通过短钢梁（4）进行可靠刚性连接。

3.根据权利要求2所述的窗形钢板混凝土剪力墙，其特征在于：所述的抗剪键（7）为角钢，角钢焊接在所述的双钢管混凝土柱（1）的外钢管（6）上，所述的构造钢筋（8）设置在角钢的转角处。

4.根据权利要求3所述的窗形钢板混凝土剪力墙，其特征在于：所述的双钢管混凝土柱（1）的内钢管（15）的横截面为圆形，外钢管（6）的横截面为矩形。

5.根据权利要求4所述的窗形钢板混凝土剪力墙，其特征在于：所述的型钢梁（9）为H型钢梁或工字型钢梁。

6.根据权利要求5所述的窗形钢板混凝土剪力墙的制作方法，其特征在于依次按以下步骤进行：

1）制作双钢管混凝土柱（1）的内钢管（15）和外钢管（6），在外钢管（6）壁预焊短钢梁（4），以备和型钢梁（9）连接，在外钢管（6）壁焊接角钢作为抗剪键（7），抗剪键（7）的转角处设置竖向构造钢筋（8），用于墙板横向钢筋（12）的绑扎；

2）制作型钢梁（9），型钢梁（9）与双钢管混凝土柱（1）的外钢管（6）通过短钢梁（4）进行可靠刚性连接，在型钢梁（9）和外钢管（6）相接拐角处预焊L形连接板（5），以备窗形钢板（20）的锚固；

3）制作窗形钢板（20），竖直钢板（2）之间用软钢耗能键（3）进行连接，竖直钢板（2）和软钢耗能键（3）交叉形成带洞口的窗形钢板（20），窗形钢板（20）和型钢梁（9）、双钢管混凝土柱（1）的外钢管（6）通过连接板（5）进行可靠刚性连接；

4）在型钢梁（9）外侧设置型钢梁纵筋（10），并绑扎型钢梁箍筋（11）；

5）配置墙板横向钢筋（12）和墙板竖向钢筋（13），墙板横向钢筋（12）与抗剪键（7）转角处的构造钢筋（8）绑扎，墙板横向钢筋（12）和墙板竖直钢筋（13）交叉成钢筋网片，窗形钢板（20）两侧的钢筋网片之间用穿过窗形钢板（20）洞口的拉结钢筋（14）连接；

6）浇筑混凝土，成型后即完成窗形钢板混凝土剪力墙。

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